專利名稱：耗盡型mosfet的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于半導體制造技術領域，特別涉及一種耗盡型MOSFET。
技術背景MOSFET分為增強型MOSFET和耗盡型MOSFET。對于耗盡型M0SFET，因為在源漏極的氧化層內摻入了大量離子，即使在柵壓VGS=O時，在氧化層的摻雜離子的作用下，襯底表層中會感應出與襯底摻雜類型相反多數(shù)載流子形成反型層，即源-漏之間存在溝道，只要在源-漏間加正向電壓，就能產(chǎn)生漏極電流；當加上柵壓VGS時，會使多數(shù)載流子流出溝道，反型層變窄溝道電阻變大，當柵壓VGS增大到一定值時，反型層消失，溝道被夾斷(耗盡)，耗盡型MOSFET會關斷。MOSFET分為增強型MOSFET和耗盡型MOSFET。對于耗盡型M0SFET，因為在源漏極的氧化層內摻入了大量離子，即使在柵壓VGS=O時，在氧化層的摻雜離子的作用下，襯底表層中會感應出與襯底摻雜類型相反多數(shù)載流子形成反型層，即源-漏之間存在溝道，只要在源-漏間加正向電壓，就能產(chǎn)生漏極電流；當加上柵壓VGS時，會使多數(shù)載流子流出溝道，反型層變窄溝道電阻變大，當柵壓VGS增大到一定值時，反型層消失，溝道被夾斷(耗盡)，耗盡型MOSFET會關斷。以N溝耗盡型MOSFET為例，在柵壓VGS=O時，漏源之間的溝道已經(jīng)存在，所以只要在源漏極之間加上電壓VDS，源漏極就有電流ID流通。如果增加柵壓VGS，柵極與襯底之間的電場將使溝道中感應更多的電子，溝道變厚，溝道的電導增大。如果在柵極加負電壓，即柵壓VGS < 0，就會在對應的器件表面感應出正電荷，這些正電荷抵消N溝道中的電子，從而在襯底表面產(chǎn)生一個耗盡層，使溝道變窄，溝道電導減小。當負柵壓增大到某一電壓Vp時，耗盡區(qū)擴展到整個溝道，溝道完全被夾斷(耗盡)，這時即使VDS仍存在，也不會產(chǎn)生漏極電流，即ID=0。VP稱為夾斷電壓或閾值電壓。傳統(tǒng)技術在制造耗盡型MOSFET時，預先在柵極氧化層中摻入大量的正離子，當VGS=O時，這些正離子產(chǎn)生的電場能在P型襯底中“感應”出足夠的電子，形成N型溝道。即在傳統(tǒng)技術中，耗盡型MOSFET的溝道是通過柵極氧化層中的摻雜離子感應形成的，因此溝道的結構、位置和深度都是取決于柵極氧化層中的離子摻雜情況，并不容易確定。眾所周知，耗盡型MOSFET溝道的寬長比會影響溝道的跨導，從而會影響耗盡型MOSFET的飽和電流、漏電流以及夾斷電壓等許多重要參數(shù)。而傳統(tǒng)的耗盡型MOSFET的制造方法因為其對溝道的位置以及溝道的深度控制不夠準確，同時對氧化層的離子注入也會對其他區(qū)域(例如源極區(qū)域和漏極區(qū)域)造成不利影響，從而無法制造出高品質的耗盡型MOSFET。因此如何精確控制溝道的結構、位置和深度在耗盡型MOSFET的制造過程中已經(jīng)成為一個急需解決的問題了。

實用新型內容本實用新型提供一種耗盡型M0SFET，以達到能夠準確控制溝道的結構、位置以及溝道深度的目的。為解決上述技術問題，本實用新型提供一種耗盡型M0SFET，包括一第一摻雜類型的摻雜襯底；形成于所述襯底一面上的第一摻雜類型的外延層；形成于所述外延層內的第二摻 雜類型的深阱；以及形成于所述深阱中部的第一摻雜類型的離子注入溝道。可選的，所述耗盡型MOSFET還包括形成于所述溝道上方的柵極結構；形成于所述柵極結構兩側深阱內的源極區(qū)域和漏極區(qū)域?？蛇x的，在所述柵極結構包括柵極氧化層和柵極。可選的，所述柵極氧化層為氧化硅?？蛇x的，所述柵極為多晶硅、摻雜多晶硅或者鋁中的一種。在本實用新型中的耗盡型MOSFET結構中，其溝道是通過使用掩膜層進行離子注入形成的，并非傳統(tǒng)技術中的通過摻雜的柵極氧化層感應生成溝道。通過使用掩膜層進行離子注入生成的溝道，可以通過掩膜層精確控制溝道的位置和結構，通過調整離子注入的條件以精確控制溝道深度以及摻雜濃度等參數(shù)。精確的溝道的結構、位置和深度能夠保證高性能的耗盡型MOSFET。

圖I-圖7為本實用新型實施例一的耗盡型MOSFET制造方法各步驟中結構剖面圖。
具體實施方式
本實用新型的核心思想在于利用掩膜層進行離子注入來實現(xiàn)耗盡型MOSFET的溝道，通過使用掩膜層可以實現(xiàn)精確控制溝道的位置和結構，通過調整離子注入的條件以精確控制溝道深度以及摻雜濃度等參數(shù)。精確的溝道的結構、位置和深度能夠保證高性能的耗盡型MOSFET。為了使本實用新型的目的，技術方案和優(yōu)點更加清楚，
以下結合附圖來進一步做詳細說明。如圖7所示，本實用新型一實施例的耗盡型MOSFET包括N型襯底101 ;形成于所述襯底101 —面上的N型外延層102 ;形成于所述N型外延層102內的P型摻雜深阱105 ；成于深阱105中部的N型離子注入溝道108 ;形成于溝道108上并完全覆蓋所述溝道108的柵極氧化層109 ;形成于所述柵極氧化層109之上的柵極110 ;以及，形成于柵極110兩側外延層102內和深阱108內的源極區(qū)域112和漏極區(qū)域113。所述柵極氧化層109和柵極110共同組成柵極結構。下面結合圖I至圖7對本實用新型一實施例的耗盡型MOSFET的制造方法的各步驟進行詳細說明。如圖I所示，提供一 N型襯底101，在所述襯底101上生長N型外延層102。所述外延層102的厚度會影響器件的耐壓能力，外延層102的厚度越厚，器件的耐壓能力越高。例如，器件耐壓要求為600V時，所述外延層102的厚度范圍為40iinT60iim。接著，如圖2和圖3所示，在所述外延層102上形成圖形化的第一掩膜層103，形成第一離子注入窗口 104 ;以所述第一掩膜層103為掩膜進行第一次離子注入，在所述外延層102內形成P型深阱105。在本實施例中，第一次離子注入的離子為硼離子，注入能量的范圍為40Kev 200Kev，注入劑量為I. 0E13/cnTl. 0E14/cm2。然后，去除第一掩膜層103。完成第一次離子注入之后，進行第一次退火，所述第一次退火的溫度范圍為IlOO0C 1200°C，所述第一次退火的時間范圍為60mirTl80min。接著，如圖4和圖5所示，在所述外延層102和深阱105上形成圖形化的第二掩膜 層106，暴露出深阱105的中部區(qū)域形成第二離子注入窗口 107，以所述第二掩膜層106為掩膜進行第二次離子注入，在對應于第二離子注入窗口 107所述深阱105兩側區(qū)域形成N型摻雜的離子注入溝道108。所述溝道108的長度范圍為liinT3iim。在本實施例中，第二次離子注入的離子為砷離子，第二次離子注入的能量范圍為80Kev 200Kev，注入劑量為 1.0E12/cnTl.0E13/cm2。然后，去除第二掩膜層 106。接著，如圖6所示，在所述深阱105、溝道108和外延102上沉積形成氧化層和多晶硅層。接著，刻蝕去除部分氧化層和多晶硅層，形成完全覆蓋溝道108的柵極氧化層109和柵極110。所述柵極氧化層109和柵極110共同組成柵極結構。本實施例中，氧化層為氧化硅，所述氧化層的厚度范圍為600A 1200A ;所述多晶硅層的厚度范圍為4000A、8000A。進一步的，為了提高多晶硅的導電性，可以向多晶硅進行離子摻雜，摻雜工藝可以采用P0CL3 (三氯氧磷)擴散工藝或者離子注入工藝。采用P0CL3擴散工藝時，其預括方塊電阻范圍為15 Q / □ 30 Q / 口。采用離子注入工藝時，可以注入磷離子注入，注入能量范圍為40Kev 150Kev，注入劑量為I. 0E15/cnTl. 0E16/cm2。當然，作為柵極的材料也可以使用導電性較好的金屬材料，例如鋁。接著，如圖7所示，以所述柵極結構為掩膜，對所述柵極結構兩側的深阱105內進行第三次離子注入，柵極結構兩側的深阱105內形成源極區(qū)域112和漏極區(qū)域113。在本實施例中，第三次離子注入的離子為砷離子，第三次離子注入的能量范圍為IOOKev 200Kev，注入劑量為1.0E15/CnTl.0E16/Cm2。完成第三離子注入后，進行第二次退火，所述第二次退火的溫度范圍為800°C 1000°C，所述第二次退火的時間范圍為30mirT80min。至此，完成了如圖7所示的耗盡型MOSFET的制造。應當理解的是，將上述實施例中的所有摻雜離子或者摻雜類型取相反，即可得到另一實施例，這屬于本領域的常規(guī)技術手段，在此不在贅述。綜上所述，在本實用新型中的耗盡型MOSFET結構中，其溝道是通過第二掩膜層進行離子注入形成的，并非傳統(tǒng)技術中的通過摻雜的柵極氧化層感應生成溝道。通過使用掩膜層進行離子注入生成的溝道，可以通過掩膜層精確控制溝道的位置和結構，通過調整離子注入的條件以精確控制溝道深度以及摻雜濃度等參數(shù)。精確的溝道的結構、位置和深度能夠保證高性能的耗盡型MOSFET。顯然，本領域的技術人員可以對實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新型權利要求及其等同技術的范圍之內，則本實用新型也意圖包括這些改動和變型在內。
權利要求1.一種耗盡型MOSFET，其特征在于，包括 一第一摻雜類型的摻雜襯底； 形成于所述襯底一面上的第一摻雜類型的外延層； 形成于所述外延層內的第二摻雜類型的深阱；以及 形成于所述深阱中部的第一摻雜類型的離子注入溝道。
2.如權利要求I所述的耗盡型M0SFET，其特征在于，所述耗盡型MOSFET還包括 形成于所述溝道上方的柵極結構； 形成于所述柵極結構兩側深阱內的源極區(qū)域和漏極區(qū)域。
3.如權利要求2所述的耗盡型M0SFET，其特征在于，所述柵極結構包括柵極氧化層和柵極。
4.如權利要求3所述的耗盡型M0SFET，其特征在于，所述柵極氧化層為氧化硅。
5.如權利要求4所述的耗盡型M0SFET，其特征在于，所述柵極為多晶硅、摻雜多晶硅或者鋁中的一種。
專利摘要本實用新型提供一種耗盡型MOSFET，其中耗盡型MOSFET包括一第一摻雜類型的摻雜襯底；形成于所述襯底一面上的第一摻雜類型的外延層；形成于所述外延層內的第二摻雜類型的深阱；以及形成于每個所述深阱中部的第一摻雜類型的離子注入溝道。本實用新型所提供的耗盡型MOSFET的溝道是通過采用掩膜層的離子注入形成，因其精確的溝道的結構、位置和深度從而能夠保證更高的性能。
文檔編號H01L29/10GK202796964SQ20122037915
公開日2013年3月13日 申請日期2012年7月31日 優(yōu)先權日2012年7月31日
發(fā)明者趙金波, 王維建, 曹俊 申請人:杭州士蘭集成電路有限公司